チタン石のU-Pb年代測定に基づく熱水変質プロセスの年代学的制約; 北上山地,遠野複合深成岩体のケース

Geochronological constraint on hydrothermal alteration process deduced from titanite U-Pb dating on Tono plutonic complex, Kitakami Mountains

小北 康弘  ; 仁木 創太*; 長田 充弘   ; 平田 岳史*; 湯口 貴史*

Ogita, Yasuhiro; Niki, Sota*; Nagata, Mitsuhiro; Hirata, Takafumi*; Yuguchi, Takashi*

花崗岩類の地下深部での変質現象は、地下水の移行経路となる微小割れ目の形成等において重要な地質現象である。変質現象のタイムスケールを制約する手法は限定的であるが、変質に伴って生成されるチタン石(スフェーン)の晶出年代を決定できれば、その変質現象に時間的制約を与えることが可能となる。そこで本研究では、深成岩中に生じた変質現象の時期に制約を与えることを目的として、深成岩中に二次的に生じたチタン石に対してU-Pb年代測定を行い、先行研究の放射年代値と比較して年代値の解釈を行う。試料は、東北日本、北上山地の遠野複合深成岩体(以下、遠野岩体)の岩石を用いた。岩石薄片の観察から、黒雲母の緑泥石化に関連する産状を示すチタン石が認められた。薄片中でのチタン石の分析領域の確保が困難であったため、分離したチタン石に対してレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法によりU-Pb同位体分析を実施し、118.71.5Ma(n=10)の年代値を得た。分離チタン石が黒雲母の緑泥石化により生じたとすると、チタン石の年代値は黒雲母の変質をもたらした熱水の活動時期を反映すると考えられる。また、遠野岩体からはジルコンU-Pb年代や黒雲母K-Ar年代が報告されており、それらの年代値と本研究で得られたチタン石U-Pb年代は不確かさの範囲で重なる。このことは、チタン石を生じた熱水変質が岩体の冷却過程においてごく短期間に生じた可能性を示す。

Alteration process in granitic rocks is important for mass transfer through rock-fluids interactions and the formation of microcracks as a pathway of ground water. Timescale of alteration in granitic rocks is enough unrevealed because limited methodologies are available. Focusing on biotite chroritization and following precipitation of titanite (sphene) during hydrothermal alteration in granitic rocks, hydrothermal titanite leads to geochronological constraint on timescale of alteration. This study reports U-Pb age of hydrothermal titanite from Tono Plutonic Complex (TPC), Kitakami Mountains, northeast Japan, and interprets its age comparing other geochronological data. Thinsection observation suggests that titanite from the TPC sample was secondary precipitated related to biotite chloritization during subsolidus stage. In thinsections, titanite is not enough to analyze using laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry. This study conducted U-Pb analysis for separated titanite and obtained age of 118.71.5 Ma. The occurrence of titanite shows that titanite was precipitated accompanied biotite chloritization during hydrothermal alteration in the TPC. Thus, the age of titanite is potentially able to constrain on hydrothermal activity during subsolidus stage of TPC. Moreover, the obtained age falls within zircon U-Pb age (1172 Ma) and biotite K-Ar age (122.62.7 Ma) reported from central facies of TPC. This indicates hydrothermal alteration process related to biotite chloritization has experienced short period during cooling on TPC.